结构按极限状态法设计计算的原则.ppt

1、第二章结构是极限状态法设计计算的原则Ultimate-State Design Principles of Structures，结构设计方法：为了在结构工程中的不确定性导致安全、稳定和经济平衡，设计中必须考虑这些不确定性的影响。结构设计方法是处理这种安全、可靠、经济的矛盾。钢筋混凝土结构的力学性能不灵活。当结构上的一点达到允许的应力时，结构被视为无效。没有考虑结构功能的多样性要求。安全系数由经验决定，缺乏科学依据。应根据允许应力设计法：近似概率的极限状态设计法：结构阻力和负载效果的随机性来衡量安全可靠概率的范畴、结构完成预定功能的可能性(概率)的大小(概率)。材料强度fy和fc的离散截面尺寸

2、h0和B的施工误差应力应变关系参数k1和k2，一定安全(可靠性)，结构可靠度设计方法：对影响结构可靠性的各种因素进行随机变量，根据大量现场实测资料和实验数据，使用统计数学方法查找各变量的统计规律，并将结构的失效概率(可靠度设计方法应用于结构的极限状态)。称为概率极限状态设计法，根据准确度分为三个茄子水平。级别I半概率设计法：级别II近似概率设计法：级别II整体概率设计法：结构功能：安全(1)结构在规定的使用期限内(桥梁工程为100年)，(2)偶然荷载和偶然事件(如地震、爆炸)发生时，2.1概率极限状态设计法的基本概念，适用性结构在正常使用条件下提供了良好的工作性能。如果没有影响正常使用的过度变

3、形(变形、侧向移动)、振动(频率、振幅)或使用户不安的大裂纹宽度，则耐久性结构在正常使用和正常维护条件下在规定时间内具有足够的耐久性。也就是说，在各种因素(混凝土碳化、钢筋腐蚀)的影响下，结构的承载力和刚度随着时间的推移，将渡边杏大幅减少，这导致结构预期使用期限内的安全性和适用性丧失，服务寿命缩短，没有出现过多的裂纹宽度，混凝土内部的钢筋锈蚀。可靠性安全、适用性和耐久性的总称，可靠性的数量指标可靠度。可靠度：结构在规定的时间(设计基准期间)内完成预定的结构功能(正常设计、正常施工、正常使用和维护)的概率。结构可靠性越高，建设成本投资越大。设计基准持续时间：执行结构分析时，考虑持续状态(荷载、地

4、基沉降等)和时间关系的时间参数。结构的设计基准期限不能与结构的使用寿命相同。2.1.2结构可靠度和极限状态结构在使用中的工作方式称为结构的工作状态。结构是满足称为“可靠”结构的各种功能要求的好工作，反之则称为“实效”。极限状态：如果整个结构或结构的一部分超出了特定状态，不满足设计要求的功能要求，则牙齿特定状态称为该功能的极限状态。1，定义载荷能力极限状态：结构或结构构件达到最大载荷力或不适合继续载荷的变形或变位状态。(1)结构构件或连接超出材料强度，破坏(包括疲劳破坏)，或者塑料变形太大，无法承受继续载荷。(2)整个结构或其中的一些结构作为刚体失去平衡(例如倾覆、滑动)(3)结构是几何可变系统

5、(在超静定结构中出现足够的塑料铰链)(4)结构或构件失去稳定(例如细长受压构件的压力不稳定性)，2，正常使用极限状态是极限结构(1)影响正常使用或外观的过度变形、侧移(非结构构件、不安、正常使用(起重机)等)；(2)太大的裂缝(钢筋腐蚀、不安、漏水等)；(3)过度振动(不舒服)；(四)影响正常使用的其他特定状态。3、“破坏安全”极限状态偶然事件发生时，结构必须保持不现实、不必要、不经济，只能要求结构不造成更严重的损失。结构的功能函数表示：在相应的：Z=R-S0中，结构是可靠的。如果Z=R-S=0，则结构处于临界状态。如果Z=R-S0，则结构处于失败(破坏)状态。结构的功能函数：任何结构都有对立

6、的两个茄子方面：作用效果和结构抵抗效果。作用：结构发生内力、变形、应力和变形的所有原因。分为直接作用和间接作用。直接作用：应用于结构的集中力或均匀载荷(例如结构自重、汽车载荷、人载荷等)。间接作用：是指引起结构内力、变形等的其他变形和约束变形。地震，地基不均匀沉降等。结构阻力：表示结构构件承受内力和变形的能力。2.1.3结构的失败概率和可靠指标：失败概率越低，表示结构的可靠性越大。因此，以失效概率定量表示结构可靠性的大小。失败概率Pf小于特定值时，结构失败的可能性较小，因此可以认为结构设计可靠。牙齿失败概率极限称为容许失败概率Pf。故障概率，Pf=P (S R)，可靠度概率，结构功能函数Z=R

7、-S，Pf=P (S R)=P(Z 0)，b可靠性指标，2.1.4可靠性指标，柔性破坏：破坏持续时间长。脆破坏：结构构件破坏之前没有明显的变形或其他迹象。破坏瞬间发生。2.2我国公路桥梁设计规范(JTG D622004)的计算原则，2.2.1岁茄子设计情况1持续条件：桥梁和排水管竣工后自重、车辆等作用时间长的情况。需要承载能力极限状态和正常使用进度的设计。2短情况：桥涵结构在施工中受到临时作用的情况。通常，仅负载容量执行状态设计，必要时执行正常使用以进行状态设计。3偶然的情况：腿能承受的地震等作用的情况。偶然的设计原则是，主要荷载支承结构不会因为非主荷载支承结构的破坏而失去荷载力。或者，允许主

8、要承重结构的部分破坏，其馀部分在一定时间内不会连续倒塌。2.2.2载荷能力极限状态计算表达式，公路桥涵容量极限状态计算基于塑料理论，设计原则是作用效果最不利组合(基本组合)的设计值应小于或等于结构阻力设计值。基本表达式是在设计公路桥涵承载能力的极限状态时，为了确保桥涵具有合理的安全性，必须根据桥涵结构破坏后产生的后果的严重性区分安全等级。2.2.3正常使用限制状态计算表达式：公路桥涵的正常使用限制状态表示桥涵及其构件达到正常使用或耐久性限制的状态。1.持续状态设计：基于结构弹性或弹性塑料理论，使用载荷的短期效果组合、器官效果组合或短期效果组合，并考虑器官效果组合的影响。检查元件的抗裂性、抗裂宽

9、度和挠曲，并确保计算的每个值均不超过高速公路规则的限制。2，短状态：根据短状态设计时间，计算在制作、运输、安装等阶段零部件自重、施工载荷产生的应力不超过规范规定的极限。简支梁的各种极限状态表现法，注意：(1)正常使用极限状态是由汽车负载冲击系数、2.3材料强度值、1、材料强度标准值：材料的强度标准值是由标准试件的标准测试方法测量的，保证系数是95%的材料强度。2、材料强度设计值：称为材料性能子要素，材料根据规定的目标可靠指标和工程经验效率标准确定了成分分析的可靠指标。2.3.2混凝土强度标准和设计值，以及2.2.3钢筋强度标准和设计值。2.4.1公路桥涵结构的作用根据作用时间的长度和特点分为三

10、类茄子。1.在结构设计使用过程中，永久载荷的数量不会随时间变化，或者相对于平均值，其变化值可以忽略。或其变化是单调的，可以达到极限的作用。2.可变载荷在结构设计基准期间强度随时间变化，其变化值与平均值相比是不可忽视的效果。3.载荷不必偶然出现在结构设计基准期间(发生概率较小的期间)内，但是一旦出现值大、作用时间短的载荷。2.4角色、活动代表值和活动效果的组合、2.5.2活动代表值：活动代表值包括标准值、准永久值和频率值。1、活动标准值：永久活动标准值：组件尺寸材料容重。2，可变负载的频率值：在设计基准期间，可变作用超过的总时间是规定的小比率，或超出的次数是规定次数的作用值。3，可变负载准永久值：在设计基准期间，超过可变负载的总时间大约是设计基准期间的一半。可变载荷频率值可变载荷标准值频率系数可变载荷准永久值可变载荷标准值准永久值系数，轴承容量极限状态设计时，应根据情况分别选择默认组合和意外组合。预